Utilizar el ADN para el autoensamblaje de estructuras moleculares
Las interacciones entre moléculas o partes de moléculas relacionadas con sus características eléctricas, magnéticas y estructurales provocan la formación de nuevas estructuras y nuevos compuestos. Piense en la formación de gotas de agua en un trozo de vidrio: no se forma ningún nuevo compuesto sino que, debido a la tensión superficial y las interacciones electrostáticas entre las moléculas de agua, se logra alcanzar una cierta estructura. El ADN (ácido desoxirribonucleico) es, de hecho, un material de construcción versátil cuando se trata de autoensamblaje. En dos dimensiones, el ADN se parece a una escalera que puede abrirse y cerrarse como una cremallera y cuyos peldaños son los enlaces que se forman gracias al denominado apareamiento complementario, basado en su compleja distribución de la carga eléctrica y en interacciones electroquímicas. Aunque se encuentre todavía en una fase muy incipiente, ya se están dedicando numerosos trabajos de investigación, tanto experimental como teórica, al autoensamblado mediante secuencias de ADN. En concreto, el recubrimiento de nano o microcoloides con polímeros a partir de los cuales sobresalen secuencias cortas monocatenarias (uno de los lados de la escalera) de ADN puede provocar la formación de redes coloidales en tres dimensiones (3D) cuando estos «extremos pegajosos» se unen a otros coloides que llevan la secuencia complementaria de sus «extremos pegajosos». Pero hasta ahora la falta de un conocimiento preciso sobre la termodinámica y la cinética del autoensamblaje mediado por ADN ha limitado el control del proceso y por consiguiente los productos generados gracias al mismo. El proyecto DNAColloids («Auto-ensamblaje de partículas coloidales recubiertas de ADN») se propuso superar estas limitaciones con innovadores algoritmos para la modelización teórica basados en condiciones experimentales. Los investigadores desarrollaron un modelo matemático de ADN que capta adecuadamente las interacciones electrostáticas de la columna vertebral del mismo. Para que fuera útil de cara a realizar cálculos computacionales, lo simplificaron definiendo los parámetros mínimos del sistema que eran necesarios para capturar la actividad deseada. A continuación utilizaron simulaciones de Montecarlo para incluir el modelado de las uniones específicas entre extremos pegajosos. Las herramientas de modelado desarrolladas por los socios del proyecto DNAColloids hacen posible la predicción de propiedades de sistemas coloidales recubiertos de ADN. Además, estas herramientas facilitan el diseño asistido por ordenador de complejos bloques de construcción recubiertos de ADN en general, y representan un avance importante en el ámbito del control del autoensamblaje de estructuras complejas.
